第三章电容,电池,防雷

1．工厂的功率因数分类和计算

瞬时功率因数平均功率因数最大负荷时功率因数自然功率因数总功率因数指运行中的工厂供用电系统在某一时刻的功率因数值

P—功率表测出的三相有功功率读数；U—电压表测出的线电压读数；I—电流表测出的线电流读数。指某一规定时间段内功率因数的平均值指配电系统运行在年最大负荷时（计算负荷）的功率因数WP——有功电度表读数；

Wq——无功电度表读数。

P30——工厂的有功计算负荷；S30——工厂的视在计算负荷。

指用电设备或工厂在没有安装人工补偿装置时的功率因数指用电设备或工厂设置了人工补偿后的功率因数

六.电力电容器的点检

（功率因数及其提高）

2．功率因数的提高

高压供电的工业用户（总降）和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上，其他用户（车间）功率因数应在0.85以上。

人工补偿无功功率提高自然功率因数提高功率因数3．补偿量和补偿后的负荷计算

（1）补偿容量的计算(2)补偿后计算负荷的确定确定电容器的个数

补偿后总的无功计算负荷为

补偿后的视在计算负荷为

Q30’ΦQ30S30P30Φ’S30’Qc

Q.C=Q30－Q30’

＝P30(tanφ-tanφ’)

并联电容器的接线、补偿方式、控制、保护及其运行维护◆并联电容器的接线并联补偿的电力电容器大多数采用∆形接线（除部分容量较大的高压电容器外）。低压并联电容器，绝大多数是做成三相的，而且内部已接成∆形。三个电容为C的电容器接成∆形，其容量QC△=3UIc=3ωCU式中U为三相线路的线电压。如果三个电容为C的电容器接成Y形，则其容量为QC△=3ωCU￠

式中U￠为三相线路的相电压。由于U=√3U￠因此QC△=3QCY

。这说明电容器接成∆形时的容量为同一电路中接成Y形时容量的3倍，因此无功补偿的效果更好，这显然是并联电容器接成∆形的一大优点。另外，电容器采用∆接线时，任一边电容器断线时，三相线路仍得到无功补偿；而采用Y接线时，某一相电容器断线时，该相就失去了无功补偿。。22并联电容器的接线形式

◆△型接线

●不受三相电容器容抗不平衡的影响，可以补偿不平衡负荷;

●可以形成3n次谐波通道，对于消除3n次谐波有利;

●当电容器发生短路故障时，短路电流大;

●一般只选用可以补偿不平衡负荷时的3n次交流滤波器和用于6kV及以下的小容量并联电容器组。◆Ｙ型接线

●设备故障时短路电流比较小;

●对3n次谐波没有通路

;

●Ｙ型接线的中性点不能接地，以免单相接地时对通信线路造成干扰;●广泛用于6kV及以上并联电容器组。

高压电容器组宜接成中性点不接地Ｙ型，容量较小时（450kVar及以下）宜接成△型。低压电容器组应接成△型。

但是也必须指出：电容器采用∆接线时，任一边电容器击穿短路时，将造成三相线路的两相短路，短路电流很大，有可能引起电容器爆炸。这对高压电容器特别危险。如果电容器采用Y接线，情况就完全不同。图1-6a为电容器Y接线时正常工作时的电流分布，图1-6b为电容器Y接线时A相电容器击穿短路时的电流分布和相量图。图1-6三相线路中电容器Y形接线时的电流分布a)正常工作时的电流分布b)A相电容器击穿短路时的电流分布和相量图电容器正常工作时（图1-6a）当A相电容器击穿短路时（图1-6b）这说明，电容器采用Y接线时，如果其中一相电容器击穿短路，其短路电流仅为正常工作电流的3倍，故其运行就安全多了。因此GB50053-1994《10kV及以下变电所设计规范》规定：高压电容器组宜接成中性点不接地星形（即Y形），容量较小时（450kvar及以下）宜接成三角形（即∆形）。低压电容器组应接成三角形。

由于电容器从电网上切除后有残余电压，残余电压最高可达电网电压的峰值，这对人身是很危险的。因此GB50053-1994规定：电容器组应装设放电装置，使电容器组两端的电压从峰值（√2UNC

）降至50V所需的时间，高压电容器不应超过5min，低压电容器不应超过1min。对高压电容器组，通常利用电压互感器的一次绕组来放电。为了确保可靠放电，电容器组的放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。高压集中补偿的电容器组采用∆形接线，装在高压电容器柜内。为防止电容器击穿时引起相间短路，所以∆形接线的各边，均接有高压熔断器保护。高压电容器装置宜设置在单独的高压电容器室内。当电容器组容量较小时，亦可设置在高压配电室内，但与高压配电装置的距离不应小于1.5m。(二)并联电容器的维护并联电容器在正常运行中，值班人员应定期检视其电压、电流和室温等，并检查其外部，看看有无漏油、喷油、外壳膨胀等现象，有无放电声响和放电痕迹，接头有无发热现象，放电回路是否完好，指示灯是否指示正常等。对装有通风装置的电容器室，还应检查通风装置各部分是否完好。电容器对电压十分敏感，一般规定电网电压不得超过电容器额定电压10%。因此凡电容器安装处的电网电压有可能超过10%时，应装设过电压保护。过电压保护可动作于信号或带时限动作于跳闸。4、并联电容器点检内容（1）电压表、电流表、功率因数表指示是否正常；（2）各连接点有无过热；（3）瓷套管有无放电现象；（4）电容器外壳有无膨胀变形；（5）有无渗漏油,喷油现象；（6）电容器内部有无异常声响；（7）电容器本身及室内温度是否正常；（8）放电装置及外壳接地是否良好。（9）对装有通风装置的电容器室，

还应检查通风装置各部分是否完好。5、并联电容器运行中点检周期有人值班的，每班不少于一次；无人值班的，至少每周一次。

高压熔断器的运行与维护1，巡视时，观察熔断器的接头与熔管金属帽接触是

否良好。如果有接触不良等现象，应立即停电检

修。2，在检修熔断器时，要拔下熔管，看触头与熔管是

否接触良好，否则要进行处理（除锈去灰)。3,更换熔断器时，必须和原来熔断器的型号相同，

更换熔体时必须和原来的熔体额定电流相同。目前，多数直流系统都采用浮充电运行方式。浮充电运行方式就是将充好电的蓄电池组与浮充电整流器并联工作，平时由整流器供给直流负荷用电，并以不大的电流向蓄电池组浮充电（以补充电池因有漏电而使其电压下降的缺陷），使蓄电池处于满充电状态。浮充电运行的蓄电池组能承担短时冲击负荷（如断路器合闸电流）和事故负荷。七.蓄电池的点检（二次回路操作电源）

◆蓄电池直流系统的运行方式★充电－放电运行方式★浮充电运行方式1.蓄电池组供电的直流操作电源

蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。一、

直流操作电源

直流操作电源

蓄电池组直流操作电源

◆铅酸蓄电池

铅酸蓄电池容量大、冲击放电电流大、端电压也相对较高，但其寿命较短、充电时会逸出有害的硫酸气体、需要专用房间、维护工作量大。免维护铅酸蓄电池铅酸蓄电池

现有一种新型免维护的阀控密封铅酸蓄电池，克服了老式铅酸蓄电池的缺点，在电力系统中正逐步扩大其应用范围。直流操作电源

蓄电池组直流操作电源

◆镉镍蓄电池

镉镍蓄电池组具有大电流放电性能好、功率大、使用寿命长、腐蚀性小、无需专用房间等优点，在用户供电系统中比较常用。镍蓄电池直流屏

蓄电池的主要技术指标容量和寿命是衡量蓄电池的主要指标，容量一般用安时（AH）来表示，表征蓄电池储备能量的能力。寿命则是表示蓄电池容量衰退速度的一项指标，随着使用时间的增加，蓄电池容量衰退是不可避免的，当容量衰退到一个规定值时，可以判定寿命终结，以额定容量70%充放电循环次数来表示蓄电池的寿命，合格底线为350次。根据我国“电力行业标准”的《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》规定，无论酸性还是碱性蓄电池，运行人员除了进行常规的外观、温度、电流、电压的巡检、测试外，还需定期进行核对及容量测试，以确保电池组的完好。检测中如果发现单只或整组电池容量小于额定容量的75%，极板活性材料已经劣化，电解液已经开始干涸。此时，电池容量下降，则视作该电池损坏必须更换。8.1大气过电压与防雷

防雷装置◆接闪器

●避雷针

接闪器

引下线接地装置构架1753年，富兰克林发明；实际上避雷装置是引雷针；理论上任何良好接地的金属物体都可以作为接闪器，因此随着经济的发展，人们对接闪器的外形提出了要求，希望能与漂亮的现代建筑协调，出现了一些形状各异，五彩缤纷的接闪器，但其防雷原理并没有改变。●避雷针保护范围滚球法理论认为：

（1）接闪器的保护范围是半径为R的球与接闪器和地面相切绕接闪器滚动一周所形成的阴影区域即为接闪器的保护范围。（2）在保护范围内并不是没有雷击，滚球半径”hr”越小，进入保护范围的雷击能量也越小，也就是说接闪器的防雷效果越好。

（3）接闪器并非越高越好，超过60米的接闪器在技术上是没有多大意义的。IEC滚球法国际电工委员会（InternationalElectrotechnicalCommission)，简称IEC,成立于1906年是世界上成立最早的国际电工标准化机构≤20×20或≤24×1660第三类防雷建筑物≤10×10或≤12×845第二类防雷建筑物≤5×5或≤6×430第一类防雷建筑物避雷网格尺寸/m滚球半径hr/m建筑物防雷类别●避雷针保护范围

3.避雷带和避雷网

避雷带和避雷网主要用来保护建筑物特别是高层建筑物，使之免遭直接雷击和雷电感应。避雷带和避雷网宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径应不小于8mm；扁钢截面应不小于48mm2

，其厚度应不小于4mm。当烟囱上采用避雷环时，其圆钢直径应不小于12mm；扁钢截面应不小于100mm2

，其厚度应不小于4mm。避雷网的网格尺寸要求如表8-1所示。避雷针的点检内容：◆接闪器.

构架.引下线：有无断裂，锈蚀。彼此之间连接是否牢固

接地装置：检测接地电阻。◆接地电阻的要求

不同电力装置对接地电阻的要求是不相同的。工作接地要求接地电阻值在0.5～5Ω左右；保护接地要求接地电阻值在4～10Ω左右；防雷接地，其冲击接地电阻应不大于10Ω◆避雷器

雷电侵入波被保护设备避雷器接地装置放电后避雷器是用来防止雷电冲击波沿线路侵入变电所，对变电所内电气设备的绝缘造成损坏。避雷器一般接于母线与架空线的进出口处，装在使保护设备的电源侧，与使保护设备并联。当雷电冲击波侵入时，避雷器迅速对地放电，而使被保护设备的绝缘免受冲击波的损坏，当冲击波消失后，避雷器又能自动恢复起始状态。避雷器可分为保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和金属氧化物避雷器等。管型避雷器

工作原理：当线路上遭到雷击或感应雷时，雷电过电压使管型避雷器的内、外间隙击穿，使雷电流通过接地装置入地。由于避雷器放电时内阻接近于零，所以其残压极小，但工频续流很大。雷电流和工频续流使内部间隙发生强烈电弧，使管内产生大量气体（可达数十甚至上百个大气压），由管口喷出，强烈吹弧，使工频续流电弧在第一次过零时熄灭。这时外部空气间隙恢复绝缘，使避雷器与系统隔离，恢复系统正常运行。

管型避雷器简单经济、残压小，但放电后工作线路直接接地，形成突然截断的冲击波，不利于变压器的绝缘，且它动作时有电弧和气体从管口喷出。因此它只适用于室外架空线路个别地段的保护（如大跨距和交叉档距处），或变电所的进线段保护。

非线性特性，正常工作电压下其电阻值很大，而过电压下其电阻值很小。阀型避雷器

火花间隙组

瓷套管阀片由装在密封瓷套管中的火花间隙和非线性电阻片(阀片)串联组成。

阀式避雷器中阀片的多少，与工作电压高低成比例。RU

工作原理：当雷电过电压作用于避雷器时，火花间隙被击穿放电，雷电流通过阀片迅速泄人大地。此时，阀片阻值很小，使残压降低。雷电流过后，线路电压又恢复为线路的正常对地工频电压，电流为工频续流，此时阀片的电阻变大，限制了工频续流，使火花间隙容易灭弧，从而切断工频续流。FS4-10型FS-0.38型阀型避雷器点检内容:（1）检查瓷套表面有无严重污秽，瓷套有无裂纹、

破损；（2）检查与电力系统的连接线及接地引下线有无

断股及烧伤痕迹；（3）检查瓷套上、下端与接线端子连接部位密封

是否良好，否则将使内部受潮发生故障；（4）检查避雷器内部有无异常响声；（5）检查避雷器与被保护电气设备之间的距离是

否符合规定要求。

阀型避雷器点检周期（1）有人值班的，每班一次；无人值班的，

每周至少一次；（2）停电清扫检查，室外每半年至少一，

室内每年至少一次；一般应在雷雨季

节前进行试验、检修和清扫。

金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器没有火花间隙只有压敏电阻片。

压敏电阻片(阀片)是由氧化锌或氧化铋等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀电阻特性，非线性系数很小。

工作原理：在正常工频电压下，阀片呈现极大电阻，能迅速抑制工频续流，无需串联火花间隙来熄灭工频续流引起的电弧，而在雷电过电压作用下，其电阻变得很小，能很好地泄放雷电流。

具有无间隙、残压低、无续流、结构简单、可靠性高、使用寿命长、维护简便等优点，有很好的发展前景。

电气设备的接地

接地的含义接地和接地电阻的基本概念接地就是指电气设备的某部分与大地之间作良好的电气连接，使该部分与大地经常保持等电位。≈20m≈20m●当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开。接地电阻

●试验表明，在离开接地导体20m处，电位已趋近为零。这电位为零的地方，称为电气上的“地”。

电气设备的接地

●接地点处的对地电压与接地电流的比值定义为该点的接地电阻●接地电流一定时，接地电阻越大，对

地电压越高，因而不利于电气设备的

绝缘和人身安全。所以要力求降低接

地电阻。接地装置接地体

接地线●人工接地体:

钢管、角钢、扁钢、圆钢等●自然接地体:指兼作接地体用的直接与土壤接触的各种金属构件、金属管道及土建构筑物的钢筋混凝土基础等.●交流电力设备应充分利用自然接地体。

多采用扁钢和圆钢制作

电气设备的接地

◆接地电阻的要求不同电力装置对接地电阻的要求是不相同的。工作接地要求接地电阻值在0.5～5左右；保护接地要求接地电阻值在4～10左右；防雷接地，其冲击接地电阻应不大于10Ω。电缆的结构

电缆由线芯、绝缘层和保护层三部分组成.

油浸纸绝缘电缆交联聚乙烯电缆聚氯乙烯电缆户外电缆头

导线和电缆截面的选择

硬母线

◆截面形状有圆形、管形和矩形等。

◆材质有铜、铝和钢。

◆母线应涂漆相色以识别相序：A相为黄色，B相为绿色，C相为红色，PEN线为淡蓝色，PE为黄和绿双色。

◆硬母线一般采用明敷设，有裸母线及母线槽（封闭式母线）布线两种方式。其中母线槽在现代化生产车间内已日趋广泛应用。

导线截面的选择原则：(1)发热条件：导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的

发热温度不应超过其正常运行时的最高允许温度。

(2)电压损耗条件：导线和电缆在通过正常最大负荷电流时产生的电压损

耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线

路，可不进行电压损耗校验。(3)经济电流密度：

35kV及以上的高压线路及35kV以下的长距离、大电流线路例如较长的电

源进线和电弧炉的短网等线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选

择，以使线路的年运行费用支出最小。按经济电流密度选择的导线（含

电缆）截面，称为“经济截面”。工厂内的10kV及以下线路，通常不按

经济电流密度选择。(4)机械强度：导线（含裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面，如附录表14和表15所列。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线则应校验其短路的动稳定度和热稳定度。附录表16LJ型铝绞线和LGJ型钢芯铝绞线的允许载流量（单位为A）566615658700550597640680300494536574610494536574610240416453484515405440470500185360391418445356387414440150307335357380304330352375120272295315335247286305

325952222282592752152332492657017819320722017418920221550137149159170138150160170351091191271351091191271352585929810585929910516————616670751040℃35℃30℃25℃40℃35℃30℃25℃环境温度环境温度LGJ型钢芯铝绞线LJ型铝绞线

导线截面

/mm2注：1.导线最高允许温度为70℃。

2.本表载流量按室外架设考虑，无日照。

架空线路点检的项目及内容（1）电杆：杆体是否破损、倾斜，横担是否倾斜、腐蚀

构件是否变形、短缺；杆上是否有鸟巢或其它杂物。（2）导线：导线是否断股、损伤或有烧伤痕迹；弧垂度是

否一致，导线对地或交叉及与其它物体的距离是否符

合规定要求。（3）绝缘子：绝缘子是否有裂纹、破损、污染、放电痕迹

或严重的电晕现象。（4）拉线及戗杆：拉线是否松弛、断股、锈蚀。拉线金具

是否齐全，地锚是否松动，戗杆有无移位。

（5）杆上开关设备：开关设备安装是否牢固，无变形、破损及放电痕迹，操动机构是否完好，各部引线之间及对地的间距是否符合规定。（6）防雷及接地装置：放电间隙是否烧伤、有无变形，阀型避雷器瓷件有无裂纹、破损及放电痕迹。接地引下线是否断股或断线，引下线的连接部位是否牢固，接地装置有无被水冲刷而外露等。（7）沿线路附近的其它工程：是否影响线路安全运行。周围建筑设施以及树木是否影响线路安全运行。电力电缆的点检内容（1）电缆头绝缘子是否完整清洁，有无漏油、溢胶、

放电现象。

（2）电缆头连接是否紧固，有无发热；接地是否良好，

有无松动、断股或锈蚀。（3）外壳是否完整，有无破损，过热、渗油，电流是否